Система СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.
Система СИ определяет семь основных и производные единицы измерения, а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц измерения и правила записи производных единиц.
В России действует ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование СИ. В нем перечислены единицы измерения, приведены их русские и международные названия и установлены правила их применения. По этим правилам в международных документах и на шкалах приборов допускается использовать только международные обозначения. Во внутренних документах и публикациях можно использовать либо международные либо русские обозначения (но не те и другие одновременно).
Основные единицы: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, т. е. ни одна из основных единиц не может быть получена из других.
Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в Системе СИ присвоены собственные названия.
Приставки можно использовать перед названиями единиц измерения; они означают, что единицу измерения нужно умножить или разделить на определенное целое число, степень числа 10. Например приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.
| ОСНОВНЫЕ ЕДИНИЦЫ СИ | |||||||
| Величина | Единица | Обозначение | |||||
| Наименование | русское | международное | |||||
| Длина | метр | м | m | ||||
| Масса | килограмм | кг | kg | ||||
| Время | секунда | с | s | ||||
| Сила электрического тока | ампер | А | A | ||||
| Термодинамическая температура | кельвин | К | K | ||||
| Сила света | кандела | кд | cd | ||||
| Количество вещества | моль | моль | mol | ||||
| ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЕДИНИЦЫ СИ | |||||||
| Величина | Единица | Обозначение | |||||
| Наименование | русское | международное | |||||
| Плоский угол | радиан | рад | rad | ||||
| Телесный угол | стерадиан | ср | sr | ||||
| ПРОИЗВОДНЫЕ ЕДИНИЦЫ СИ, ИМЕЮЩИЕ СОБСТВЕННЫЕ НАИМЕНОВАНИЯ | |||||||
| Единица | Выражение производной единицы | ||||||
| Величина | Наименование | Обозначение | через другие единицы СИ | через основные и дополнительные единицы СИ | |||
| Частота | герц | Гц | – | с –1 | |||
| Сила | ньютон | Н | – | мЧкгЧс –2 | |||
| Давление | паскаль | Па | Н/м 2 | м –1 ЧкгЧс –2 | |||
| Энергия, работа, количество теплоты | джоуль | Дж | НЧм | м 2 ЧкгЧс –2 | |||
| Мощность, поток энергии | ватт | Вт | Дж/с | м 2 ЧкгЧс –3 | |||
| Количество электричества, электрический заряд | кулон | Кл | АЧс | сЧА | |||
| Электрическое напряжение, электрический потенциал | вольт | В | Вт/А | м 2 ЧкгЧс –3 ЧА –1 | |||
| Электрическая емкость | фарада | Ф | Кл/В | м –2 Чкг –1 Чс 4 ЧА 2 | |||
| Электрическое сопротивление | ом | Ом | В/А | м 2 ЧкгЧс –3 ЧА –2 | |||
| Электрическая проводимость | сименс | См | А/В | м –2 Чкг –1 Чс 3 ЧА 2 | |||
| Поток магнитной индукции | вебер | Вб | ВЧс | м 2 Ч кгЧс –2 ЧА –1 | |||
| Магнитная индукция | тесла | Т, Тл | Вб/м 2 | кгЧс –2 ЧА –1 | |||
| Индуктивность | генри | Г, Гн | Вб/А | м 2 Ч кгЧс –2 ЧА –2 | |||
| Световой поток | люмен | лм | кдЧср | ||||
| Освещенность | люкс | лк | м 2 ЧкдЧср | ||||
| Активность радиоактивного источника | беккерель | Бк | с –1 | с –1 | |||
| Поглощенная доза излучения | грэй | Гр | Дж/кг | м 2 Чс –2 | |||
Производные единицы
Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций умножения и деления. Некоторым из производных единиц, для удобства, присвоены собственные названия, такие единицы тоже можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется или определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость - это расстояние, которое тело проходит в единицу времени. Соответственно, единица измерения скорости - м/с (метр в секунду).Часто одна и та же единица измерения может быть записана по разному, с помощью разного набора основных и производных единиц (см., например, последнюю колонку в таблице Производные единицы с собственными названиями). Однако, на практике используются установленные (или просто общепринятые) выражения, которые наилучшим образом отражают физический смысл измеряемой величины. Например, для записи значения момента силы следует использовать Н×м, и не следует использовать м×Н или Дж.
|
ИСТОРИЯ |
| – |
История
Система СИ основана на метрической системе мер, которая была создана французскими учеными и впервые была широко внедрена после Великой Французской революции. До введения метрической системы, единицы измерения выбирались случайно и независимо друг от друга. Поэтому пересчет из одной единицы измерения в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы измерения, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.
В 1799 г. были утверждены два эталона - для единицы измерения длины (метр) и для единицы измерения веса (килограмм).
В 1874 г. была введена система СГС, основанная на трех единицах измерения – сантиметр, грамм и секунда. Были также введены десятичные приставки от микро до мега.
В 1889 г. 1-ая Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, т. к. эти единицы были признаны более удобными для практического использования.
В последующем были введены базовые единицы для измерения физических величин в области электричества и оптики.
В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».
В 1971 г. IV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу измерения количества вещества (моль).
В настоящее время СИ принята в качестве законной системы
Надеюсь это поможет форумчанам более грамотно и вдумчиво оперировать с приставками и физическими величинами. Отличать милли (м) от мега (М), правильно записывать обозначения электрических величин, и т.п.
Основные источники информации:
- ДСТУ 3651.0-97 "Метрология. Единицы физических величин. Основные единицы физических величин Международной системы единиц. Основные положения, названия и обозначения";
- ДСТУ 3651.1-97 "Метрология. Единицы физических величин. Производные единицы физических величин Международной системы единиц и внесистемные единицы. Основные понятия, наименования и обозначения";
- ДСТУ 3651.2-97 "Метрология. Единицы физических величин. Физические постоянные и характеристические числа. Основные положения, обозначения, наименования и значения".
Основными единицами Международной системы единиц СИ (SI) являются:
метр (м) – длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 с;
килограмм (кг) – единица массы, равная массе международного прототипа килограмма;
секунда (с) – время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133;
ампер (А) – сила неизменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2·10 -7 Н;
кельвин (К) – единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды;
кандела (кд) – сила света в заданном направлении от источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·1012 Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср;
моль (моль) – количество вещества системы, содержащей столько же молекул (атомов, частиц), сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг.
Производными единицами Международной системы единиц являются:
радиан (рад) – единица плоского угла, 1 рад = 1 м / м = 1;
стерадиан (ср) – единица телесного угла, 1 ср = 1 м 2 / м 2 = 1;
герц (Гц) – единица частоты, 1 Гц = 1 с -1 ;
ньютон (Н) – единица силы и веса, 1 Н = 1 кг·м / с 2 ;
паскаль (Па) – единица давления, (механического) напряжения, 1 Па = 1 Н / м 2 ;
джоуль (Дж) – единица энергии, работы, количества теплоты, 1 Дж = 1 Н·м;
ватт (Вт) – единица мощности, потока излучения, 1 Вт = 1 Дж / с;
кулон (Кл) – единица электрического заряда, количества электричества, 1 Кл = 1 А·с;
вольт (В) – единица электрического потенциала, (электрического) напряжения, электродвижущей силы, 1 В = 1 Вт / А;
фарад (Ф) – единица электрической емкости, 1 Ф = 1 Кл / В;
ом (Ом) – единица электрического сопротивления, 1 Ом = 1 В / А;
сименс (См) – единица электрической проводимости, 1 См = 1 Ом -1 ;
вебер (Вб) – единица магнитного потока, 1 Вб = 1 В·с;
тесла (Тл) – единица магнитной индукции, 1 Тл = 1 Вб / м 2 ;
генри (Гн) – единица индуктивности, 1 Гн = 1 Вб / м;
градус Цельсия (°С) – единица температуры Цельсия, 1 °С = 1 К;
люмен (лм) – единица светового потока, 1 лм = 1 кд·ср;·
люкс (лк) – единица освещенности, 1 лк = 1 лм / м 2 ;
беккерель (Бк) – единица активности (радионуклида), 1 Бк = 1 с -1 ;
грей (Гр) – единица поглощенной дозы (ионизирующего излучения), удельной переданной энергии, 1 Гр = 1 Дж / кг;
зиверт (Зв) – единица эквивалентной дозы (ионизирующего излучения), 1 Зв = 1 Дж / кг
Другие единицы:
бит (б) - наименьшая возможная единица измерения информации в вычислительной технике. Один разряд двоичного кода (двоичная цифра). Может принимать только два взаимоисключающих значения: да/нет, 1/0, включено/выключено, и т. п.
байт (Б) - единица измерения количества информации, обычно равная восьми битам (в этом случае может принимать 256 (2 8) различных значений).
Правила написания обозначений единиц
- Обозначения единиц, произошедшие от фамилий, пишутся с заглавной буквы, в том числе с приставками СИ, например: ампер - А, мегапаскаль - МПа, килоньютон - кН, гигагерц - ГГц.
- Обозначения единиц печатают прямым шрифтом, точку как знак сокращения после обозначения не ставят.
- Обозначения помещают за числовыми значениями величин через пробел , перенос на другую строку не допускается. Исключения составляют обозначения в виде знака над строкой, перед ними пробел не ставится. Примеры: 10 м/с, 15°.
- Если числовое значение представляет собой дробь с косой чертой, его заключают в скобки, например: (1/60) с –1 .
- При указании значений величин с предельными отклонениями их заключают в скобки или проставляют обозначение единицы за числовым значением величины и за её предельным отклонением: (100,0 ± 0,1) кг, 50 г ± 1 г.
- Обозначения единиц, входящие в произведение, отделяют точками на средней линии (Н·м, Па·с), не допускается использовать для этой цели символ «х». В машинописных текстах допускается точку не поднимать или разделять обозначения пробелами, если это не может вызвать недоразумения.
- В качестве знака деления в обозначениях можно использовать горизонтальную черту или косую черту (только одну). При применении косой черты, если в знаменателе стоит произведение единиц, его заключают в скобки. Правильно: Вт/(м·К), неправильно: Вт/м/К, Вт/м·К.
- Допускается применять обозначения единиц в виде произведения обозначений единиц, возведённых в степени (положительные и отрицательные): Вт·м –2 ·К –1 , А·м 2 . При использовании отрицательных степеней не разрешается использовать горизонтальную или косую черту (знак деления).
- Допускается применять сочетания специальных знаков с буквенными обозначениями, например: °/с (градус в секунду).
- Не допускается комбинировать обозначения и полные наименования единиц. Неправильно: км/час, правильно: км/ч.
Приставки для кратных единиц
Кратные единицы - единицы, которые в целое число раз превышают основную единицу измерения некоторой физической величины. Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие приставки для обозначений кратных единиц:
| Кратность | Приставка русская |
Приставка международная |
Обозначение русское |
Обозначение международное |
Пример |
| 10 1 | дека | deca | да | da | дал - декалитр |
| 10 2 | гекто | hecto | г | h | га - гектар |
| 10 3 | кило | kilo | к | k | кН - килоньютон |
| 10 6 | мега | Mega | М | M | МПа - мегапаскаль |
| 10 9 | гига | Giga | Г | G | ГГц - гигагерц |
| 10 12 | тера | Tera | Т | T | ТВ - теравольт |
| 10 15 | пета | Peta | П | P | Пфлоп - петафлоп |
| 10 18 | экса | Exa | Э | E | ЭБ - эксабайт |
| 10 21 | зетта | Zetta | З | Z | Зб - зеттабит |
| 10 24 | йотта | Yotta | И | Y | |
Двоичные приставки
В программировании и индустрии, связанной с компьютерами, те же самые приставки кило-, мега-, гига-, тера- и т. д. в случае применения к величинам, кратным степеням двойки (напр., байт), могут означать кратность не 1000, а 1024=2 10 . Какая именно система применяется, должно быть ясно из контекста (напр., применительно к объёму оперативной памяти и объёму дисковой памяти используется кратность 1024, применительно к каналам связи кратность 1000 "килобит в секунду").
1 килобайт = 1024 1 = 2 10 = 1024 байт
1 мегабайт = 1024 2 = 2 20 = 1 048 576 байт
1 гигабайт = 1024 3 = 2 30 = 1 073 741 824 байт
1 терабайт = 1024 4 = 2 40 = 1 099 511 627 776 байт
1 петабайт = 1024 5 = 2 50 = 1 125 899 906 842 624 байт
1 эксабайт = 1024 6 = 2 60 = 1 152 921 504 606 846 976 байт
1 зеттабайт = 1024 7 = 2 70 = 1 180 591 620 717 411 303 424 байт
1 йоттабайт = 1024 8 = 2 80 = 1 208 925 819 614 629 174 706 176 байт
PS: для двоичных приставок по последней редакции стандартов ISO предлагается добавлять окончание "би" (от binary ), т.е. "киби", "миби", "гиби" соответственно вместо "кило", "мега", "гига" и т.д.
Приставки для дольных единиц
Дольные единицы, составляют опредёленную долю (часть) от установленной единицы измерения некоторой величины. Международная система единиц (СИ) рекомендует следующие приставки для обозначений дольных единиц:
| Дольность | Приставка русская |
Приставка международная |
Обозначение русское |
Обозначение международное |
Пример |
| 10 -1 | деци | deci | д | d | дм - дециметр |
| 10 -2 | санти | centi | с | c | см - сантиметр |
| 10 -3 | милли | milli | м | m | мл - миллилитр |
| 10 -6 | микро | micro | мк | µ (u) | мкм - микрометр, микрон |
| 10 -9 | нано | nano | н | n | нм - нанометр |
| 10 -12 | пико | pico | п | p | пФ - пикофарад |
| 10 -15 | фемто | femto | ф | f | фс - фемтосекунда |
| 10 -18 | атто | atto | а | a | ас - аттосекунда |
| 10 -21 | зепто | zepto | з | z | |
| 10 -24 | йокто | yocto | и | y | |
Правила использования приставок
- Приставки следует писать слитно с наименованием единицы или, соответственно, с её обозначением.
- Использование двух или более приставок подряд (напр., микромиллифарад) не разрешается.
- Обозначения кратных и дольных единиц исходной единицы, возведенной в степень, образуют добавлением соответствующего показателя степени к обозначению кратной или дольной единицы исходной единицы, причём показатель означает возведение в степень кратной или дольной единицы (вместе с приставкой). Пример: 1 км 2 = (10 3 м) 2 =10 6 м 2 (а не 10 3 м 2). Наименования таких единиц образуют, присоединяя приставку к наименованию исходной единицы: квадратный километр (а не кило-квадратный метр).
- Если единица представляет собой произведение или отношение единиц, приставку, или её обозначение, присоединяют, как правило, к наименованию или обозначению первой единицы: кПа·с/м (килопаскаль-секунда на метр). Присоединять приставку ко второму множителю произведения или к знаменателю допускается лишь в обоснованных случаях.
Применимость приставок
В связи с тем, что наименование единицы массы в СИ - килограмм - содержит приставку «кило», для образования кратных и дольных единиц массы используют дольную единицу массы - грамм (0,001 кг).
Приставки ограниченно используются с единицами времени: кратные приставки вообще не сочетаются с ними (никто не использует «килосекунду», хотя это формально и не запрещено), дольные приставки присоединяются только к секунде (миллисекунда, микросекунда и т. д.). В соответствии с ГОСТ 8.417-2002, наименование и обозначения следующих единиц СИ не допускается применять с приставками: минута, час, сутки (единицы времени), градус, минута, секунда (единицы плоского угла), астрономическая единица, диоптрия и атомная единица массы.
С метрами из кратных приставок на практике употребляют только кило-: вместо мегаметров (Мм), гигаметров (Гм) и т. д. пишут «тысячи километров», «миллионы километров» и т. д.; вместо квадратных мегаметров (Мм 2) пишут «миллионы квадратных километров».
Ёмкость конденсаторов традиционно измеряют микрофарадами и пикофарадами, но не миллифарадами или нанофарадами (пишут 60 000 пФ, а не 60 нФ; 2 000 мкФ, а не 2 мФ).
Приставки, соответствующие показателям степени, не делящимся на 3 (гекто-, дека-, деци-, санти-), использовать не рекомендуется. Широко используются только сантиметр (являющийся основной единицей в системе СГС) и децибел, в меньшей степени - дециметр, а также гектар. В некоторых странах вино меряют декалитрами.
В 1875 г. Метрической Конференцией было основано Международное Бюро Мер и Весов его целью стало создание единой системы измерений, которая нашла бы применение во всем мире. Было решено, за основу принять метрическую систему, которая появилась еще во времена Французской революции и основывалась на метре и килограмме. Позднее были утверждены эталоны метра и килограмма. С течением времени система единиц измерения развивалась, в настоящее время в ней принять семь основных единиц измерения. В 1960 г. эта система единиц получила современное название Международная система единиц (система СИ) (Systeme Internatinal d"Unites (SI)). Система СИ не обладает статичностью, она развивается в соответствии с требованиями, которые в настоящее время предъявляются к измерениям в науке и технике.
Основные единицы измерения Международной системы единиц
В основу определения всех вспомогательных единиц в системе СИ положены семь основных единиц измерения. Основными физическими величинами в Международной системе единиц (СИ) являются: длина ($l$); масса ($m$); время ($t$); сила электрического тока ($I$); температура по шкале Кельвина (термодинамическая температура) ($T$); количество вещества ($\nu $); сила света ($I_v$).
Основными единицами в системе СИ стали единицы выше названных величин:
\[\left=м;;\ \left=кг;;\ \left=с;\ \left=A;;\ \left=K;;\ \ \left[\nu \right]=моль;;\ \left=кд\ (кандела).\]
Эталоны основных единиц измерения в СИ
Приведем определения эталонов основных единиц измерения как это сделано в системе СИ.
Метром (м) называют длину пути, который проходит свет в вакууме за время равное $\frac{1}{299792458}$ с.
Эталоном массы для СИ является гиря, имеющая форму прямого цилиндра, высота и диаметр которого 39 мм, состоящего из сплава платины и иридия массой в 1 кг.
Одной секундой (с) называют интервал времени, который равен 9192631779 периодам излучения, который соответствует переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия (133).
Один ампер (А) - это сила тока, проходящего в двух прямых бесконечно тонких и длинных проводниках, расположенных на расстоянии 1 метр, находящихся в вакууме порождающая силу Ампера (сила взаимодействия проводников) равную $2\cdot {10}^{-7}Н$ на каждый метр проводника.
Один кельвин (К) - это термодинамическая температура равная $\frac{1}{273,16}$ части от температуры тройной точки воды.
Один мол (моль) - это количество вещества, в котором имеется столько же атомов, сколько их содержится в 0,012 кг углерода (12).
Одна кандела (кд) равна силе света, который испускает монохроматический источник частотой $540\cdot {10}^{12}$Гц с энергетической силой в направлении излучения $\frac{1}{683}\frac{Вт}{ср}.$
Наука развивается, совершенствуется измерительная техника, определения единиц измерения пересматривают. Чем выше точность измерений, тем больше требований к определению единиц измерения.
Производные величины системы СИ
Все остальные величины рассматриваются в системе СИ как производные от основных. Единицы измерения производных величин определены как результат произведения (с учетом степени) основных. Приведем примеры производных величин и их единиц в системе СИ.
В системе СИ имеются и безразмерные величины, например, коэффициент отражения или относительная диэлектрическая проницаемость. Эти величины имеют размерность единицы.
Система СИ включает производные единицы, обладающие специальными названиями. Эти названия - компактные формы представления комбинации основных величин. Приведем примеры единиц системы СИ, имеющих собственные наименования (табл. 2).
Каждая величина в системе СИ имеет только одну единицу измерения, но одна и та же единица измерения может использоваться для разных величин. Джоуль - единица измерения количества теплоты и работы.
Система СИ, единицы измерения кратные и дольные
В Международной системе единиц имеется набор приставок к единицам измерения, которые применяют, если численные значения рассматриваемых величин существенно больше или меньше, чем единица системы, которая применяется без приставки. Эти приставки используются с любыми единицами измерения, в системе СИ они являются десятичными.
Приведем примеры таких приставок (табл.3).
При написании приставку и наименование единицы пишут слитно, так, что приставка и единица измерения образуют единый символ.
Отметим, что единица массы в системе СИ (килограмм) исторически уже имеет приставку. Десятичные кратные и дольные единицы килограмма получают соединением приставки к грамму.
Внесистемные единицы
Система СИ универсальна и является удобной в международном общении. Практически все единицы, единицы не входящие в систему СИ можно определить, используя термины системы СИ. Применение системы СИ является предпочтительным в научном образовании. Однако имеются некоторые величины, которые не входят в СИ, но широко используются. Так, единицы времени такие как минута, час, сутки являются частью культуры. Не которые единицы используют по исторически сложившимся причинам. При использовании единиц, которые не принадлежат системе СИ необходимо указывать способы их перевода в единицы СИ. Пример единиц указан в табл.4.
- 1 Общие сведения
- 2 История
- 3 Единицы системы СИ
- 3.1 Основные единицы
- 3.2 Производные единицы
- 4 Единицы, не входящие в СИ
- Приставки
Общие сведения
Система СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.
Система СИ определяет семь основных и производные единицы измерения, а также набор . Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц измерения и правила записи производных единиц.
В России действует ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование СИ. В нем перечислены единицы измерения, приведены их русские и международные названия и установлены правила их применения. По этим правилам в международных документах и на шкалах приборов допускается использовать только международные обозначения. Во внутренних документах и публикациях можно использовать либо международные либо русские обозначения (но не те и другие одновременно).
Основные единицы : килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, т. е. ни одна из основных единиц не может быть получена из других.
Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в Системе СИ присвоены собственные названия.
Приставки можно использовать перед названиями единиц измерения; они означают, что единицу измерения нужно умножить или разделить на определенное целое число, степень числа 10. Например приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.
История
Система СИ основана на метрической системе мер, которая была создана французскими учеными и впервые была широко внедрена после Великой Французской революции. До введения метрической системы, единицы измерения выбирались случайно и независимо друг от друга. Поэтому пересчет из одной единицы измерения в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы измерения, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов.
В 1799 г. были утверждены два эталона - для единицы измерения длины (метр) и для единицы измерения веса (килограмм).
В 1874 г. была введена система СГС, основанная на трех единицах измерения - сантиметр, грамм и секунда. Были также введены десятичные приставки от микро до мега.
В 1889 г. 1-ая Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, т. к. эти единицы были признаны более удобными для практического использования.
В последующем были введены базовые единицы для измерения физических величин в области электричества и оптики.
В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)».
В 1971 г. IV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу измерения количества вещества (моль).
В настоящее время СИ принята в качестве законной системы единиц измерения большинством стран мира и почти всегда используется в области науки (даже в тех странах, которые не приняли СИ).
Единицы системы СИ
После обозначений единиц Системы СИ и их производных точка не ставится, в отличие от обычных сокращений.
Основные единицы
| Величина | Единица измерения | Обозначение | ||
|---|---|---|---|---|
| русское название | международное название | русское | международное | |
| Длина | метр | metre (meter) | м | m |
| Масса | килограмм | kilogram | кг | kg |
| Время | секунда | second | с | s |
| Сила электрического тока | ампер | ampere | А | A |
| Термодинамическая температура | кельвин | kelvin | К | K |
| Сила света | кандела | candela | кд | cd |
| Количество вещества | моль | mole | моль | mol |
Производные единицы
Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций умножения и деления. Некоторым из производных единиц, для удобства, присвоены собственные названия, такие единицы тоже можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.
Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется или определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость - это расстояние, которое тело проходит в единицу времени. Соответственно, единица измерения скорости - м/с (метр в секунду).
Часто одна и та же единица измерения может быть записана по разному, с помощью разного набора основных и производных единиц (см., например, последнюю колонку в таблице ). Однако, на практике используются установленные (или просто общепринятые) выражения, которые наилучшим образом отражают физический смысл измеряемой величины. Например, для записи значения момента силы следует использовать Н×м, и не следует использовать м×Н или Дж.
| Величина | Единица измерения | Обозначение | Выражение | ||
|---|---|---|---|---|---|
| русское название | международное название | русское | международное | ||
| Плоский угол | радиан | radian | рад | rad | м×м -1 = 1 |
| Телесный угол | стерадиан | steradian | ср | sr | м 2 ×м -2 = 1 |
| Температура по шкале Цельсия | градус Цельсия | °C | degree Celsius | °C | K |
| Частота | герц | hertz | Гц | Hz | с -1 |
| Сила | ньютон | newton | Н | N | кг×м/c 2 |
| Энергия | джоуль | joule | Дж | J | Н×м = кг×м 2 /c 2 |
| Мощность | ватт | watt | Вт | W | Дж/с = кг×м 2 /c 3 |
| Давление | паскаль | pascal | Па | Pa | Н/м 2 = кг?м -1 ?с 2 |
| Световой поток | люмен | lumen | лм | lm | кд×ср |
| Освещённость | люкс | lux | лк | lx | лм/м 2 = кд×ср×м -2 |
| Электрический заряд | кулон | coulomb | Кл | C | А×с |
| Разница потенциалов | вольт | volt | В | V | Дж/Кл = кг×м 2 ×с -3 ×А -1 |
| Сопротивление | ом | ohm | Ом | Ω | В/А = кг×м 2 ×с -3 ×А -2 |
| Ёмкость | фарад | farad | Ф | F | Кл/В = кг -1 ×м -2 ×с 4 ×А 2 |
| Магнитный поток | вебер | weber | Вб | Wb | кг×м 2 ×с -2 ×А -1 |
| Магнитная индукция | тесла | tesla | Тл | T | Вб/м 2 = кг×с -2 ×А -1 |
| Индуктивность | генри | henry | Гн | H | кг×м 2 ×с -2 ×А -2 |
| Электрическая проводимость | сименс | siemens | См | S | Ом -1 = кг -1 ×м -2 ×с 3 А 2 |
| Радиоактивность | беккерель | becquerel | Бк | Bq | с -1 |
| Поглощённая доза ионизирующего излучения | грэй | gray | Гр | Gy | Дж/кг = м 2 /c 2 |
| Эффективная доза ионизирующего излучения | зиверт | sievert | Зв | Sv | Дж/кг = м 2 /c 2 |
| Активность катализатора | катал | katal | кат | kat | mol×s -1 |
Единицы, не входящие в Систему СИ
Некоторые единицы измерения, не входящие в Систему СИ, по решению Генеральной конференции по мерам и весам «допускаются для использования совместно с СИ».
| Единица измерения | Международное название | Обозначение | Величина в единицах СИ | |
|---|---|---|---|---|
| русское | международное | |||
| минута | minute | мин | min | 60 с |
| час | hour | ч | h | 60 мин = 3600 с |
| сутки | day | сут | d | 24 ч = 86 400 с |
| градус | degree | ° | ° | (П/180) рад |
| угловая минута | minute | ′ | ′ | (1/60)° = (П/10 800) |
| угловая секунда | second | ″ | ″ | (1/60)′ = (П/648 000) |
| литр | litre (liter) | л | l, L | 1 дм 3 |
| тонна | tonne | т | t | 1000 кг |
| непер | neper | Нп | Np | |
| бел | bel | Б | B | |
| электронвольт | electronvolt | эВ | eV | 10 -19 Дж |
| атомная единица массы | unified atomic mass unit | а. е. м. | u | =1,49597870691 -27 кг |
| астрономическая единица | astronomical unit | а. е. | ua | 10 11 м |
| морская миля | nautical mile | миля | 1852 м (точно) | |
| узел | knot | уз | 1 морская миля в час = (1852/3600) м/с | |
| ар | are | а | a | 10 2 м 2 |
| гектар | hectare | га | ha | 10 4 м 2 |
| бар | bar | бар | bar | 10 5 Па |
| ангстрем | ångström | Å | Å | 10 -10 м |
| барн | barn | б | b | 10 -28 м 2 |
Система единиц физических величин, современный вариант метрической системы. СИ является наиболее широко используемой системой единиц в мире, как в повседневной жизни, так и в науке и технике. В настоящее время СИ принята в качестве основной системы единиц большинством стран мира и почти всегда используется в области техники, даже в тех странах, в которых в повседневной жизни используются традиционные единицы. В этих немногих странах (например, в США) определения традиционных единиц были изменены таким образом, чтобы связать их фиксированными коэффициентами с соответствующими единицами СИ.
СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам в 1960 году, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений.
В 1971 году XIV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу количества вещества (моль).
В 1979 году XVI Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое, действующее поныне, определение канделы.
В 1983 году XVII Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое, действующее поныне, определение метра.
СИ определяет семь основных и производные единицы физических величин (далее - единицы), а также набор приставок. Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц и правила записи производных единиц.
Основные единицы: килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, то есть ни одна из основных единиц не может быть получена из других.
Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в СИ присвоены собственные названия, например, радиану.
Приставки можно использовать перед названиями единиц; они означают, что единицу нужно умножить или разделить на определённое целое число, степень числа 10. Например, приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками.
Многие внесистемные единицы, такие как, например, тонна, час, литр и электронвольт не входят в СИ, но они «допускаются к применению наравне с единицами СИ».
Семь основных единиц и зависимость их определений
Основные единицы СИ
|
Единица |
Обозначение |
Величина |
Определение |
Исторические происхождения / Обоснование |
|
Метр есть длина пути, проходимого светом в вакууме за интервал времени 1/299 792 458 секунды. |
1⁄10000000 расстояния от экватора Земли до северного полюса на меридиане Парижа. |
|||
|
Килограмм |
Килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма. |
Масса одного кубического дециметра (литра) чистой воды при температуре 4 C и стандартном атмосферном давлении на уровне моря. |
||
|
Секунда есть время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. |
День делится на 24 часа, каждый час делится на 60 минут, каждая минута делится на 60 секунд. |
|||
|
Сила электрического тока |
Ампер есть сила не изменяющегося тока, который при прохождении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, расположенным в вакууме на расстоянии 1 м один от другого, вызвал бы на каждом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2·10 −7 ньютонов. |
|||
|
Термодинамическая Температура |
Кельвин есть единица термодинамической температуры, равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды. |
Шкала Кельвина использует тот же шаг, что и шкала Цельсия, но 0 кельвинов это температура абсолютного нуля, а не температура плавления льда. Согласно современному определению ноль шкалы Цельсия установлен таким образом, что температура тройной точки воды равна 0,01 C. В итоге, шкалы Цельсия и Кельвина сдвинуты на 273,15°C =K - 273,15. |
||
|
Количество вещества |
Моль есть количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц. |
|||
|
Сила света |
Кандела есть сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540·10 12 герц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет (1/683) Вт/ср. |
|
Величина |
Единица |
|||||
|
Наименование |
Размерность |
Наименование |
Обозначение |
|||
|
русское |
французское/английское |
русское |
международное |
|||
|
килограмм |
kilogramme/kilogram |
|||||
|
Сила электрического тока |
||||||
|
Термодинамическая температура |
||||||
|
Количество вещества |
моль |
|||||
|
Сила света |
||||||
Производные единицы с собственными названиями
|
Величина |
Единица |
Обозначение |
Выражение |
||
|
русское название |
французское/английское название |
русское |
международное |
||
|
Плоский угол |
|||||
|
Телесный угол |
стерадиан |
м 2 ·м −2 = 1 |
|||
|
Температура по шкале Цельсия |
градус Цельсия |
degré Celsius/degree Celsius |
|||
|
кг·м·c −2 |
|||||
|
Н·м = кг·м 2 ·c −2 |
|||||
|
Мощность |
Дж/с = кг·м 2 ·c −3 |
||||
|
Давление |
Н/м 2 = кг·м −1 ·с −2 |
||||
|
Световой поток |
|||||
|
Освещённость |
лм/м² = кд·ср/м² |
||||
|
Электрический заряд |
|||||
|
Разность потенциалов |
Дж/Кл = кг·м 2 ·с −3 ·А −1 |
||||
|
Сопротивление |
В/А = кг·м 2 ·с −3 ·А −2 |
||||
|
Электроёмкость |
Кл/В = с 4 ·А 2 ·кг −1 ·м −2 |
||||
|
Магнитный поток |
кг·м 2 ·с −2 ·А −1 |
||||
|
Магнитная индукция |
Вб/м 2 = кг·с −2 ·А −1 |
||||
|
Индуктивность |
кг·м 2 ·с −2 ·А −2 |
||||
|
Электрическая проводимость |
Ом −1 = с 3 ·А 2 ·кг −1 ·м −2 |
||||
|
Активность радиоактивного источника |
беккерель |
||||
|
Поглощённая доза ионизирующего излучения |
Дж/кг = м²/c² |
||||
|
Эффективная доза ионизирующего излучения |
Дж/кг = м²/c² |
||||
|
Активность катализатора |
|||||
Единицы, не входящие в СИ, но по решению Генеральной конференции по мерам и весам «допускаются для использования совместно с СИ».
|
Единица |
Французское/английское название |
Обозначение |
Величина в единицах СИ |
|
|
русское |
международное |
|||
|
60 мин = 3600 с |
||||
|
24 ч = 86 400 с |
||||
|
угловая минута |
(1/60)° = (π/10 800) |
|||
|
угловая секунда |
(1/60)′ = (π/648 000) |
|||
|
безразмерна |
||||
|
безразмерна |
||||
|
электронвольт |
≈1,602 177 33·10 −19 Дж |
|||
|
атомная единица массы, дальтон |
unité de masse atomique unifiée, dalton/unified atomic mass unit, dalton |
≈1,660 540 2·10 −27 кг |
||
|
астрономическая единица |
unité astronomique/astronomical unit |
149 597 870 700 м (точно) |
||
|
морская миля |
mille marin/nautical mile |
1852 м (точно) |
||
|
1 морская миля в час = (1852/3600) м/с |
||||
|
ангстрем |
||||
Правила написания обозначений единиц
Обозначения единиц печатают прямым шрифтом, точку как знак сокращения после обозначения не ставят.
Обозначения помещают за числовыми значениями величин через пробел, перенос на другую строку не допускается. Исключения составляют обозначения в виде знака над строкой, перед ними пробел не ставится. Примеры: 10 м/с, 15°.
Если числовое значение представляет собой дробь с косой чертой, его заключают в скобки, например: (1/60) с −1 .
При указании значений величин с предельными отклонениями их заключают в скобки или проставляют обозначение единицы за числовым значением величины и за её предельным отклонением: (100,0 ± 0,1) кг, 50 г ± 1 г.
Обозначения единиц, входящие в произведение, отделяют точками на средней линии (Н·м, Па·с), не допускается использовать для этой цели символ «×». В машинописных текстах допускается точку не поднимать или разделять обозначения пробелами, если это не может вызвать недоразумения.
В качестве знака деления в обозначениях можно использовать горизонтальную черту или косую черту (только одну). При применении косой черты, если в знаменателе стоит произведение единиц, его заключают в скобки. Правильно: Вт/(м·К), неправильно: Вт/м/К, Вт/м·К.
Допускается применять обозначения единиц в виде произведения обозначений единиц, возведённых в степени (положительные и отрицательные): Вт·м −2 ·К −1 , А·м². При использовании отрицательных степеней не разрешается использовать горизонтальную или косую черту (знак деления).
Допускается применять сочетания специальных знаков с буквенными обозначениями, например: °/с (градус в секунду).
Не допускается комбинировать обозначения и полные наименования единиц. Неправильно: км/час, правильно: км/ч.
Обозначения единиц, произошедшие от фамилий, пишутся с заглавной буквы, в том числе с приставками СИ, например: ампер - А, мегапаскаль - МПа, килоньютон - кН, гигагерц - ГГц.
